雙極化天線及其寬波束輻射單元制造技術

本實用新型專利技術公開一種應用于雙極化天線中的寬波束輻射單元，包括兩副對稱振子，每副對稱振子包括一對輻射臂和分別于該對輻射臂的相靠近的一端對每個輻射臂實施同側支撐的一對用于固定在金屬反射板上的巴倫，通過該對巴倫對該對輻射臂進行饋電，兩副對稱振子以極化相互正交組裝，所述輻射臂為單線非閉合件，其與相應的巴倫固定連接，且整體呈向所述金屬反射板傾斜設置。本實用新型專利技術的寬波束輻射單元由于其輻射臂采用了相對于金屬反射板傾斜設置的方式，可以保證在陣列方向上，波束寬度不會因為反射板長度增加而迅速減小，為陣列中的單元寬波束打了良好的基礎。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

雙極化天線及其寬波束輻射單元
本技術涉及移動通信天線領域，具體涉及一種雙極化天線，進一步涉及該雙極化天線所采用的寬波束輻射單元。
技術介紹
在移動通信系統中，智能天線以其在抗衰落、抗干擾和提高系統容量方面的巨大優勢而得到廣泛關注。智能天線一般分為兩大類多波束智能天線與自適應智能天線。其中的多波束天線可以通過頻率復用成倍地提高系統容量，而且由于使用窄波束，具有很高的增益。陣列天線在構成多波束時，由于陣中單元波瓣的影響，會導致天線增益在不同掃 描角度上的波束增益存在一定的下降，陣中單元波束越窄，增益下降越明顯。因此，需要一種陣中波束較寬的雙極化輻射單元，使陣列天線在不同角度掃描時仍具有較高的增益。以往的研究中，寬波束天線多針對相控陣系統設計為圓極化或單極化的。移動通信系統基站天線中普遍使用雙極化輻射單元，且波束寬度一般為65°或90°。現有的技術中，通常采用半波振子或者雙層微帶輻射單元實現雙極化天線單元。對于雙層微帶輻射單元而言，通過耦合或直接饋電實現雙極化，結構復雜，成本較高，且可靠性較低，如公開號CN 200947465Y所公開的一種雙層微帶輻射單元。對于采用兩對極化正交的偶極子天線振子結構，可參閱美國專利US6747606B2公開的一種雙極化振子，又如公開號CN101465475A的專利申請文獻中揭示的一種平面型雙極化天線單元。目前各天線廠家的大部分天線產品都采用后一種形式，即采用兩對極化正交的半波振子形成輻射單元，且振子多設計為平面閉合式半波振子結構，同一副對稱振子的兩個振子臂被鋪設在同一平面上，波束寬度都不寬，尤其是在平板天線中，由于金屬反射板的作用，波束寬度會進一步降低。
技術實現思路
本技術的首要目的在于設計一種寬波束輻射單元，以便其在組成陣列中可以形成多個窄波束同時工作或者形成單個波束在寬角范圍內進行掃描。本技術的另一目的在于適應前一目的，提供一種雙極化天線，使該寬波束輻射單元得以具體應用。為實現本技術的目的，本技術采用如下技術方案本技術的寬波束輻射單元，包括兩副對稱振子，每副對稱振子包括一對輻射臂和分別于該對輻射臂的相靠近的一端對每個輻射臂實施同側支撐的一對用于固定在金屬反射板上的巴倫，通過該對巴倫對該對輻射臂進行饋電，兩副對稱振子以極化相互正交組裝，所述輻射臂為單線非閉合件，其與相應的巴倫固定連接，且整體呈向所述金屬反射板傾斜設置。所述輻射臂包括中間部和自該中間部兩側折出的折出部，輻射臂以其中間部與相應的巴倫相連接。較佳的，所述輻射臂為平面片狀件。所述巴倫亦可呈平面片狀件。由此，該輻射單元可為一體化壓鑄成型件。進一步，所述每個輻射臂在其非閉合而形成的開口方向前方設置有與金屬反射板相固定的寄生單元。所述寄生單元可呈圓柱體結構，亦可呈橫截面為多邊形的柱體結構，其豎立于所述金屬反射板上。另一實施例中，該輻射單元兩側分別設有寄生單元，均呈平面片狀，且相互平行設置。本技術的雙極化天線，其包括若干以矩陣方式排列在同一金屬反射板上的如前所述的寬波束輻射單元。與現有技術相比，本技術的優點在于I、通過改變傳統閉合式平面振子臂結構，將振子臂改為向下傾斜的開口式結構， 這樣，就可以通過改變振子臂開口的大小和下傾的角度來改變波束寬度，而且，下傾式振子臂可以保證在陣列方向上，波束寬度不會因為反射板長度增加而迅速減小，這為陣列中的單元寬波束打了良好的基礎。2、通過在振子周圍增加寄生單元，可以進一步提高波束寬度。且調節寄生單元的位置和形狀，可以改變寄生單元的諧振頻率，從而可以用來改善寬帶范圍內的波束穩定性。附圖說明圖I是本技術的寬波束輻射單元的第一實施例的結構示意圖；圖2是圖I所示寬波束輻射單元的俯視圖；圖3是本技術的寬波束輻射單元的第二實施例的結構示意圖，包括兩組共四個附加寄生單元；圖4是本技術的寬波束輻射單元的第三實施例的結構示意圖，包括兩個片狀附加寄生單兀；圖5是圖4所示寬波束輻射單元的仿真水平面方向圖。具體實施方式以下結合附圖和實施例對本技術作進一步的說明參照圖I和圖2所示，本技術的一種雙極化寬波束輻射單元的第一實施例揭示該輻射單元包括金屬反射板3，兩副以極化相互正交安裝在金屬反射板3上的對稱振子1、2，兩副對稱振子1、2分別由兩副巴倫12a、12b、22a、22b進行支撐并饋電。參照圖1，所述金屬反射板3，構成輻射單元的反射器，供巴倫12a、12b、22a、22b裝設其上，圖I示出的金屬反射板3截面大致呈U型，其具有一片狀部31和自片狀部31兩側折出的折出部32，其中片狀部31用于以矩陣的方式排列設置多個所述輻射單元以形成雙極化天線，用于裝設該些輻射單元的巴倫12a、12b、22a、22b。參照圖I，所述每副對稱振子I或2包括一對呈中心對稱且整體朝向金屬反射板3方向下傾設置的輻射臂lla、llb、21a、21b，所述輻射臂11a、llb、21a、21b均設置在與其對應的巴倫12a、12b、22a、22b上，巴倫12a、12b、22a、22b底端固定在反射板3上，同一對稱振子I或2中，相對應的兩個巴倫在位置上相靠近，以便與相應的兩個輻射臂的相靠近的一端對應連接。通過改變傳統平面閉合式輻射臂結構，采用單線非閉合結構，將輻射臂改為一側固定在巴倫上，另一側向下傾斜的開口式結構，這樣，利用下傾可以使得輻射臂上不同位置點處的遠場波程差不同，可以通過改變輻射臂開口的大小和下傾的角度來調節主瓣的波束寬度，而且，下傾式輻射臂可以保證在陣列方向上，波束寬度不會因為金屬反射板長度增加而迅速減小。這為陣列中的單元寬波束打了良好的基礎。參照圖2，從所述開口式輻射臂lla、llb、21a、21b的俯視截面可以看出，其大致為帶折邊的類U型結構，作為優化的實施方式，也可以改為光滑的類U形或其它不規則非閉合曲線形狀。因此，再結合圖I和圖2，所述輻射臂lla、llb、21a、21b包括采用平面片狀件，具有一中間部81和自中間部81兩側折出的折出部82、83，兩個折出部82、83共同限定了輻射臂 lla、llb、21a、21b 的開口。參照圖3，作為本技術的另一種實施方式，所述兩組對稱振子1、2的每個輻射臂11&、11以21&、2113開口方向前方的金屬反射板3上，分別置有一附加寄生單元41、42、43、44。 所述寄生單元41、42、43、44為圓柱體結構，位于兩個極化方向上且直接固定在金屬反射板3上，共兩組四個。寄生單元具有窄帶效應。只要調節諧振頻率，使其剛好在帶寬內的高頻附近，恰好可以補償帶寬內高低頻處的波束不穩定性。因此，可以借助本領域的常識，調節寄生單元的形狀和位置對輻射單元的電磁特性進行優化，很容易形成寬帶范圍內的穩定寬波束。作為優選的實施方式，所述寄生單元41、42、43、44為橫截面呈多邊形的柱體結構，位于兩個極化方向上且直接固定在反射板上，共兩組四個。參照圖4，作為本技術寬波束輻射單元的第三實施例的圖示，所述輻射單元兩側分別設有附加的寄生單元41、42，寄生單元為41、42平面片狀結構，且兩個寄生單元41、42相互平行放置。作為本技術的優選實施方式，巴倫設計為平面片狀件、輻射臂也設為平面片狀件，這種情況下，整個輻射單元均采用本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種寬波束輻射單元，包括兩副對稱振子，每副對稱振子包括一對輻射臂和分別于該對輻射臂的相靠近的一端對每個輻射臂實施同側支撐的一對用于固定在金屬反射板上的巴倫，通過該對巴倫對該對輻射臂進行饋電，兩副對稱振子以極化相互正交組裝，其特征在于：所述輻射臂為單線非閉合件，其與相應的巴倫固定連接，且整體呈向所述金屬反射板傾斜設置。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：肖勇才，薛鋒章，賴展軍，
申請(專利權)人：京信通信系統中國有限公司，
類型：實用新型
國別省市：